定義定義因?yàn)樗腥鄙?a target="_blank">凝結(jié)核,或其它原因,在0℃以下還保持著液態(tài),這樣的水叫過(guò)冷水。 定義溫度低于凝固點(diǎn)但仍不凝固或結(jié)晶的液體稱為過(guò)冷液體。過(guò)冷液體是不穩(wěn)定的,只要投入少許該物質(zhì)的晶體,便能誘發(fā)結(jié)晶,并使過(guò)冷液體的溫度回升到凝固點(diǎn)。這種在微小擾動(dòng)下就會(huì)很快轉(zhuǎn)變的不穩(wěn)定狀態(tài)稱為亞穩(wěn)態(tài)。 當(dāng)用適當(dāng)?shù)姆绞骄徛鋮s飽和溶液時(shí),可使其變成過(guò)飽和而不析出溶質(zhì)的結(jié)晶,這種現(xiàn)象也稱為過(guò)冷,這種溶液稱為過(guò)冷溶液。過(guò)冷溶液也是不穩(wěn)定的。 當(dāng)溫度低到冰點(diǎn)之下時(shí),若水中沒(méi)有一個(gè)結(jié)晶核來(lái)結(jié)晶,那么即使在0℃之下也不會(huì)結(jié)冰。如果這個(gè)時(shí)候放入一點(diǎn)晶核,那么會(huì)立即凝結(jié)。 過(guò)程水在加熱至過(guò)熱過(guò)程中分為5個(gè)狀態(tài)、3個(gè)階段,溫度由低到高排列(1)過(guò)冷水(2)飽和水(3)濕飽和蒸汽(4)干飽和蒸汽(5)過(guò)熱蒸汽。 過(guò)程(1)~(2)為預(yù)熱階段、(2)~(4)為汽化階段、(4)~(5)為過(guò)熱階段。 形態(tài)水在0℃以下不結(jié)冰凝固有4種情形: 水過(guò)于純凈 水中有不能作為晶核的雜質(zhì) 水在流動(dòng) 高氣壓,所處壓力越高,冰點(diǎn)越低 生成條件過(guò)冷液體產(chǎn)生的原因是因?yàn)橐后w太過(guò)純凈,沒(méi)有凝固所需的"結(jié)晶核"所致。當(dāng)具備凝固所需物質(zhì),例如投入少許固體,或搖晃液體,都能讓液體迅速凝固。 其實(shí)在一個(gè)大氣壓力之下,也存在過(guò)冷水和過(guò)熱水。人們普遍有一個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),那就是由溫度和壓強(qiáng)決定水的狀態(tài)。但是那只是達(dá)到平衡時(shí)的狀態(tài)。 水的凝結(jié)凝固和氣化的不平衡狀態(tài)可以持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。水凝固成冰的一個(gè)必要條件是:必須有凝結(jié)核。它可以是微小的冰晶,可以是水中的懸浮物,可以是器皿的壁。如果不具備這些條件,液態(tài)水可以較長(zhǎng)時(shí)間保持在冰點(diǎn)以下而不結(jié)冰。如果這時(shí)突然有凝結(jié)核闖入,則結(jié)冰異常迅速。如果高空大氣中有這樣的水滴,對(duì)飛機(jī)的安全是一個(gè)嚴(yán)重挑戰(zhàn)。 氣態(tài)水成液態(tài)水也是需要凝結(jié)核的。 水的沸騰也需要一個(gè)類(lèi)似的條件,但不是凝結(jié)核,而是水中的微小氣泡或容器壁表面的微小氣泡或是容器表面極其微小的的裂紋中的空氣。否則極易形成過(guò)熱水。(在諸多化學(xué)實(shí)驗(yàn)中都會(huì)在加熱液體時(shí)放入點(diǎn)瓷片等,就是充當(dāng)了凝結(jié)核的作用,以防止液體的暴沸。) 轉(zhuǎn)化當(dāng)過(guò)冷水的條件不足時(shí)它會(huì)馬上變成冰。比如天空中的飛機(jī)穿過(guò)有過(guò)冷水的云層時(shí),云中的過(guò)冷水遇到飛機(jī),在有凝結(jié)核時(shí)會(huì)馬上結(jié)成冰,飛機(jī)機(jī)身就是凝結(jié)核,飛機(jī)就容易發(fā)生墜機(jī)事故。 海爾兄弟里第33集冰川危機(jī) 其中有個(gè)片段就是一個(gè)池塘在零下的溫度仍未結(jié)冰,海爾哥往里面扔了幾塊石頭,于是湖就凍起來(lái)了。這是理論上的結(jié)果。實(shí)際上在這種環(huán)境下不可能存在過(guò)冷水,空氣中有灰塵,水中也有雜質(zhì),浮游生物等,都可能作為凝結(jié)核。 過(guò)冷現(xiàn)象其他液體或溶液的過(guò)冷現(xiàn)象 不止是水,其他液體或溶液也存在過(guò)冷現(xiàn)象。 示例在云層中有許多水滴在溫度低于0℃時(shí)仍不凍結(jié),這種水滴叫過(guò)冷水滴。過(guò)冷水滴是不穩(wěn)定的,只要它們被輕輕地震動(dòng)一下,馬上就會(huì)凍結(jié)成冰粒。當(dāng)過(guò)冷水滴與霰粒碰撞時(shí),會(huì)立即凍結(jié),這叫撞凍。當(dāng)發(fā)生撞凍時(shí),過(guò)冷水滴的外部立即凍成冰殼,但它內(nèi)部仍暫時(shí)保持著液態(tài),并且由于外部?jī)鼋Y(jié)釋放的潛熱傳到內(nèi)部,其內(nèi)部液態(tài)過(guò)冷水的溫度比外面的冰殼來(lái)得高。溫度的差異使得凍結(jié)的過(guò)冷水滴外部帶正電,內(nèi)部帶負(fù)電。當(dāng)內(nèi)部也發(fā)生凍結(jié)時(shí),云滴就膨脹分裂,外表皮破裂成許多帶正電的小冰屑,隨氣流飛到云的上部,帶負(fù)電的凍滴核心部分則附在較重的霰粒上,使霰粒帶負(fù)電并停留在云的中、下部。 制作方法 用毛巾裹住塑料瓶橫著放入零下5度的冰箱4、5個(gè)小時(shí) 喝的時(shí)候用力搖動(dòng)就開(kāi)始結(jié)冰 詳見(jiàn)名偵探柯南第827話13頁(yè) |
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